《电机学 第4版 教学课件 ppt 作者 汤蕴璆 第5章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机学 第4版 教学课件 ppt 作者 汤蕴璆 第5章（128页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、34138-05A,主编,BJ11.TIF,第5章,5.1 三相感应电机的结构和运行状态 5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场 5.3 三相感应电动机的电压方程和等效电路 5.4 感应电动机的功率方程和转矩方程 5.5 笼型转子的极数、相数和参数的归算 5.6 感应电动机参数的测定 5.7 感应电动机的转矩-转差率曲线 5.8 感应电动机的工作特性 5.9 感应电动机的起动，深槽和双笼电动机 5.10 感应电动机的调速 5.11 单相感应电动机 5.12 感应发电机和感应电动机的制动，直线感应电动机,5.1 三相感应电机的结构和运行状态,1.三相感应电机的结构 2.三相感应电机的运行状态 3.
2、额定值,图5-1 定子铁心槽形 a)开口槽 b)半开口槽 c)半闭口槽,1.三相感应电机的结构,图5-2 笼型绕组,图5-3 小型三相笼型感应电动机,图5-4 三相绕线型感应电动机示意图,图5-5 三相绕线型感应电动机的结构,2.三相感应电机的运行状态,图5-6 感应电机的三种运行状态(图中N,S代表气隙旋转磁场，和表示 转子感应电动势和转子电流有功分量的方向),解 已知额定转速为730r/min，因额定转速略低于同步转速，故知该机的同步转速为750r/min，极数2p=8。于是，额定转差率sN为,3.额定值,(1)额定功率PN 指电动机在额定状态下运行时，轴端输出的机械功率，单位为千瓦(kW
3、)。 (2)定子额定电压U1N 指电机在额定状态下运行时，定子绕组应加的线电压，单位为伏(V)。 (3)定子额定电流I1N 指电机在额定电压下运行，输出功率达到额定功率时，流入定子绕组的线电流，单位为安(A)。 (4)额定功率因数cosN 指电机在额定状态下运行时，定子边的功率因数。 (5)额定频率fN 指加于定子边的电源频率，我国工频多为50Hz。 (6)额定转速nN,5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场,1.空载运行时的磁动势和磁场 2.负载运行时的磁动势和磁场,1.空载运行时的磁动势和磁场,图5-7 感应电动机的激磁 磁动势和气隙主磁场,图5-8 感应电机中主磁通所经过,图5-9 主磁路
4、的磁化曲线,图5-10 定子漏磁通 a)槽漏磁 b)端部漏磁,2.负载运行时的磁动势和磁场,(1)转子电流的频率 (2)转子磁动势相对于转子的转速 (3)由于转子转速n=ns(1-s)=1500(1-0.05)r/min=1425r/min,所以转子磁动势在空间的转速应为(1425+75)r/min=1500r/min，即为同步转速。,图5-11 定、转子磁动势的 转速和转子转速,图5-12 转子磁动势与气隙主磁场在空间的相对位置 a)=0时和的空间矢量图 b)=0时和的时间相量图 c)0时和的空间矢量图 d)0时和的时间相量图,图5-13 、和的空间矢量图与和的时间相量图,图5-14 三相感
5、应电动机负载时的磁场分布(2p=6),5.3 三相感应电动机的电压方程和等效电路,1.电压方程 2.等效电路,1.电压方程,26d.TIF,图5-15 感应电动机定、转子耦合电路示意图(取A、a一相),2.等效电路,图5-16 频率归算后感应电动机的定、转子电路图(取A、a一相),图5-17 转子顺气隙磁场旋 转方向移动角时,图5-18 频率和绕组归算后定、转子的耦合电路图,图5-19 感应电动机的T形等效电路,图5-20 感应电动机的相量图,图5-21 正常工作时感应电动机的近似等效电路,5.4 感应电动机的功率方程和转矩方程,1.功率方程，电磁功率和转换功率 2.转矩方程和电磁转矩 3.计
6、算额定点运行数据的MATLAB源程序,1.功率方程，电磁功率和转换功率,图5-22 由T形等效电路导出感应电动机的功率方程,2.转矩方程和电磁转矩,(1) 定子电流和定子输入功率 (2) 转子电流和激磁电流 (3) 定、转子损耗 (4) 输出功率和效率 (5) 额定负载时的转速 (6) 电磁转矩和输出转矩,2.转矩方程和电磁转矩,2.转矩方程和电磁转矩,3.计算额定点运行数据的MATLAB源程序,5jj1.TIF,3.计算额定点运行数据的MATLAB源程序,5jj2.TIF,3.计算额定点运行数据的MATLAB源程序,5jj3.TIF,5.5 笼型转子的极数、相数和参数的归算,1.笼型转子的极
7、数和相数 2.笼型转子参数的归算,1.笼型转子的极数和相数,5z19.TIF,图5-24 一对极下导条的电动势,2.笼型转子参数的归算,图5-25 笼型转子的电路和电流 a) 电路图 b) 部分电路 c) 导条和端环电流的相量图,5.6 感应电动机参数的测定,1.空载试验 2.堵转试验,1.空载试验,图5-26 空载特性,=f(),图5-27 铁耗和机械损耗的分离,2.堵转试验,图5-28 短路特性,=f(),图5-29 堵转时感应电动机的等效电路,5.7 感应电动机的转矩-转差率曲线,1.转矩-转差率特性 2.最大转矩和起动转矩 3.机械特性(转速-转矩特性) 4.计算和绘制Te-s曲线的M
8、ATLAB程序,1.转矩-转差率特性,图5-30 感应电机的转矩-转差率曲线,2.最大转矩和起动转矩,(1)感应电机的最大转矩与电源电压的平方成正比，与定转子漏抗之和近似成反比。 (2)最大转矩的大小与转子电阻值无关，临界转差率sm则与转子电阻R2成正比；R2增大时，sm增大，但Tmax保持不变，此时Te-s曲线的最大值将向左偏移，如图5-31所示。,图5-31 转子电阻变化时的-s曲线,3.机械特性(转速-转矩特性),图5-32 感应电动机的机械特性,4.计算和绘制Te-s曲线的MATLAB程序,jj0503.TIF,jj0503a.TIF,图5-33 例5-3所示电动机的-s曲线,5.8
9、感应电动机的工作特性,1.工作特性 2.感应电动机的主要运行数据,1.工作特性,图5-34 感应电动机的s,n,=f(),图5-35 感应电动机的,cos,=f(),2.感应电动机的主要运行数据,5.9 感应电动机的起动，深槽和双笼电动机,1.笼型感应电动机的起动 2.绕线型感应电动机的起动 3.深槽和双笼感应电动机,1.笼型感应电动机的起动,图5-36 Y/起动法的接线图,图5-37 用自耦变压器来降压起动,2.绕线型感应电动机的起动,3.深槽和双笼感应电动机,图5-38 深槽感应电动机起动时转子导条中的电流集肤效应 a) 转子槽漏磁 b) 导条内电流密度j沿导条高度的分布,图5-39 双笼
10、转子的结构,图5-40 双笼电动机的转子槽形,图5-41 双笼电动机的-s曲线,图5-42 双笼电动机的等效电路(转子具有两套端环时) a) 双笼转子的漏磁通 b) 双笼电动机的等效电路,5.10 感应电动机的调速,1.变极调速 2.变频调速 3.改变转差来调速,1.变极调速,图5-43 2p=4时一相绕组的连接 a) 每相两组线圈的正向串联 b) 两组线圈的展开图,图5-44 2p=2时一相绕组的连接 a) 每相两组线圈的反向串联 b) 两组线圈的展开图,2.变频调速,图5-45 变频调速时感应电动机的机械特性 a)频率从下调时 b)频率从上调时(U=),图5-46 变频器的主电路,图5-4
11、7 PWM变频器的主电路,图5-48 A相输出电压波形及其基波,3.改变转差来调速,图5-49 转子回路中加入电阻来调速,图5-50 转子带变频器的串级调速系统,图5-51 双馈电机示意图,5.11 单相感应电动机,1.结构特点 2.工作原理和等效电路 3.起动方法,1.结构特点,图5-52 单相感应电动机的接线示意图,2.工作原理和等效电路,图5-53 将脉振磁动势分解为两个 幅值相同、转向相反的旋转磁动势,图5-54 单相感应电动机的-s曲线,图5-55 单相感应电动机的等效电路 a) 归算前定、转子的耦合电路 b) 频率归算和绕组归算后的等效电路,3.起动方法,图5-56 单相电容起动电
12、动机 a) 接线图 b) 相量图 c) -s曲线,图5-57 罩极式单相感应电动机 a) 结构简图 b) 罩极部分的相量图,5.12 感应发电机和感应电动机的制动，直线感应电动机,1.感应发电机 2.感应电动机的制动 3.直线感应电动机,1.感应发电机,图5-58 理想空载(s=0)时感应电机的等效电路,图5-59 单机运行时感应发电机的自激 a) 定子端点的三相电容组 b) 发电机的自激,2.感应电动机的制动,图5-60 反接制动时定子的接线图,图5-61 能耗制动时的接线图,图5-62 由旋转电机演变成,3.直线感应电动机,额定数据，包括额定电流I1N，额定转速nN,额定转矩TN,额定功率
13、因数cos1N和额定效率N；过载能力，即最大转矩倍数Tmax;起动性能，即起动电流倍数Ist和起动转矩倍数Tst。从T形等效电路可见，感应电动机是一个感性电路，故定子功率因数恒为滞后。额定功率因数cos1N的大小，主要取决于激磁电流和定、转子漏抗的大小，Im越大，X1和X2 越大，cos1N就越低。由于感应电机的主磁路中有一个气隙，故Im较大，通常为额定电流的20%40%，所以cos1N通常只有0.80.9。最大转矩Tmax和起动电流Ist主要取决于定子的端电压和定、转子的漏抗，起动转矩Tst除与端电压和定、转子漏抗有关外，还与转子电阻的大小有关。适当地增大转子电阻，可以减小起动电流，增大起动转矩，改善起动性能；但是另一方面则会使铜耗增大，从而使正常工作时电动机的效率降低，所以两者是互相矛盾的。,3.直线感应电动机,为使起动和工作性能得以兼顾，可以采用绕线型电机，或者采用利用集肤效应、使转子电阻随转子频率的变化而自动变化的深槽和双笼电动机；后两种电机的转子漏抗要比正常笼型电机的漏抗大，使最大转矩稍有下降。,图5-63 三种不同类型笼型 电机的-s曲线,表格,
